特開 2023-135591 動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135591

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構

(51)【国際特許分類】

   A01C 11/02 20060101AFI20230921BHJP

   F16H 57/02 20120101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

A01C11/02 301D

F16H57/02

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022172434

(22)【出願日】2022-10-27

(31)【優先権主張番号】202210252089.5

(32)【優先日】2022-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】522422171

【氏名又は名称】ヂェァジィァン サイ－テック ユニバーシティー

【氏名又は名称原語表記】Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｃｉ－Ｔｅｃｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

【住所又は居所原語表記】９２８ Ｓｅｃｏｎｄ Ａｖｅｎｕｅ， Ｘｉａｓｈａ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｚｏｎｅ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】ユー ガオホン

(72)【発明者】

【氏名】ウー グゥォファン

(72)【発明者】

【氏名】ワン レイ

(72)【発明者】

【氏名】スン リィァン

(72)【発明者】

【氏名】ヂャオ シィォン

(72)【発明者】

【氏名】イェ ビンリィァン

【テーマコード（参考）】

2B060

3J063

【Ｆターム（参考）】

2B060AA07

2B060AC01

2B060AD09

2B060AE01

2B060CA18

2B060CC08

3J063AA13

3J063AB02

3J063AC01

3J063BB41

3J063BB50

3J063CA01

3J063CB01

3J063CB41

3J063CD41

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】本発明は動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構を開示し、歯車箱、穴開けアーム、カム、移植アーム及び入力軸を含む。一つの動力入力の場合に、各非円形歯車ピッチ曲線と二つの円筒歯車の伝達比を設計することにより、穴開けスコップと苗植針の異なる予め設定された軌跡運動を実現することができる。同時に、軸一と軸二が上下に浮動できる設計に基づき、穴開けアームと移植アームが歯車箱に対して上下に往復運動でき、それにより穴開けアームと移植アームの姿勢をよりよく調整し、開けられた穴口の形状と植栽効果をより理想的にさせる。
【効果】本発明は二重目標軌跡と姿勢要求を実現することができ、野菜ブランケット苗の高効率自動化移植を迅速に実現する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構であって、歯車箱、穴開けアーム、移植アーム及び入力軸を含み、前記歯車箱はハウジング一、ハウジング二、非円形歯車一、非円形歯車二、非円形歯車三、非円形歯車四、非円形歯車五、非円形歯車六、及び軸一と軸二を含んでおり、前記ハウジング一の内壁面にシュート一及び貫通孔一が開設され、ハウジング二の内壁面にシュート二及び貫通孔二が開設されており、前記貫通孔一と前記貫通孔二は同一軸線に沿って設けられており、前記入力軸は貫通孔一と貫通孔二とを貫通し、且つハウジング一と固定接続されており、前記非円形歯車一は入力軸に嵌着されており、前記軸一の両端はそれぞれ軸受台一と軸受台二によって支持されており、前記軸受台一及び前記軸受台二はそれぞれシュート一及びシュート二と摺動対偶を構成しており、前記非円形歯車二、非円形歯車三及び非円形歯車四は距離を隔てて軸一に固定されており、前記非円形歯車二と非円形歯車一は歯車対偶を構成しており、前記軸二の一端は軸受台三によって支持され、他端は軸受台四と、ハウジング二のシュート二とを貫通しており、前記軸受台三及び軸受台四はそれぞれシュート一及びシュート二と摺動対偶を構成しており、前記非円形歯車五は軸二に固定され、且つ非円形歯車三と歯車対偶を構成しており、前記非円形歯車六のホイールハブと円筒歯車一のホイールハブとは歯嵌合構造によって固定接続されており、前記非円形歯車六と円筒歯車一はいずれも軸二にスリーブされ、且つ非円形歯車六と円筒歯車一とのホイールハブの歯嵌合接続箇所は軸受台三により支持されており、前記非円形歯車四と非円形歯車六は歯車対偶を構成しており、前記ハウジング一はハウジング二と固定接続されており、前記軸二の円筒歯車一が嵌着された一端は、穴開けアームの外殻一に設けられた貫通孔四を貫通し、且つ穴開けアームの外殻一と固定接続されており、前記シュート一内に対向する二つのバネ取り付け孔一が設けられ、シュート二内に対向する二つのバネ取り付け孔二が設けられており、前記軸受台一及び軸受台三はそれぞれ二つのバネ取り付け孔一とバネ一を介して接続されており、前記軸受台二及び軸受台四はそれぞれ二つのバネ取り付け孔二とバネ一を介して接続されており、
前記軸三は軸二と平行に設けられ、且つ穴開けアームの外殻一と回転対偶を構成しており、前記円筒歯車二は外殻一内に配置され、且つ軸三と固定されており、前記円筒歯車一と円筒歯車二は歯車対偶を構成しており、前記軸三は外殻一に設けられた貫通孔五を貫通し、移植アームの外殻二と固定接続されており、前記移植アームのカムは軸三にスリーブされ、且つ穴開けアームの外殻一に固定接続されること、
を特徴とする動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構。

【請求項2】

前記穴開けアームはさらに穴開けスコップ接続フレームと穴開けスコップを含み、前記穴開けスコップは穴開けスコップ接続フレームによって外殻一に固定接続されること、
を特徴とする請求項１に記載の動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構。

【請求項3】

前記外殻一の穴開けスコップの取り付け端にネジ穴一が設けられ、且つ穴開けスコップ接続フレームに、対応するネジ穴二が設けられており、前記外殻一のネジ穴一と穴開けスコップ接続フレームのネジ穴二とはスタッドによって固定接続されること、
を特徴とする請求項２に記載の動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構。

【請求項4】

前記移植アームはさらに苗植針、苗押出レバー、フォーク、フォーク軸及び接続ブロックを含み、前記フォーク軸の両端はいずれも外殻二と回転対偶を構成しており、前記フォーク中間部はフォーク軸に固定されており、前記フォークの短ロッド端はカムとカム対偶を構成しており、前記苗植針は外殻二と固定されており、前記苗押出レバーと外殻二は摺動対偶を構成しており、前記苗押出レバーの先端は苗植針の底部に位置し、後端は接続ブロックに固定されており、前記接続ブロックと外殻二の内壁面はバネ二を介して接続されており、前記フォークの長ロッド端と、接続ブロックに一体成形され且つ間隔を置いて設けられた二つの凸状リングとはいずれも転がり摩擦対偶を構成していること、
を特徴とする請求項１に記載の動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は農業機械分野に属し、具体的には動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構に関する。

【背景技術】

【0002】

我が国は世界の野菜生産大国であると同時に、野菜の消費大国でもあり、社会の発展に伴い、人々の野菜需要量は増加しており、野菜の効率的な栽培を実現することは顕著な社会的価値がある。野菜ブランケット苗移植技術は高効率で、簡単な移植技術であり、当該技術は徐々に野菜生産に採用される主な技術手段の一つになる。野菜ブランケット苗移植の必要な機構はブランケット苗の把持、搬送、穴開け及び植栽等の複雑な移植動作を完了すること、並びに穴開け実行部材及び移植アームの運動軌跡及び姿勢に対して比較的高い要求がある。従来の穴掘り、苗取り一体の移植機構はいずれも固定軸輪列とカム対偶（ｃａｍ ｐａｉｒ）が結合して複合機能を実現し、機構構造に制限され、予想される穴開け軌跡を実現できるが、姿勢が制御できず、穴開け動作軌跡が依然として理想的ではなく、植栽効果が悪く、作業が不確実であるなどの問題が存在する。

【発明の概要】

【0003】

上記問題に対し、本発明は動軸非円形歯車差動輪列構造に基づく移植機構を提供し、当該差動輪列は穴開け実行部材と移植アームを理想的な運動軌跡に従って運動させることができ、且つ穴開けアームと移植アームの姿勢をよりよく調整することができる。

【0004】

本発明の技術的解決手段は、下記の通りである。
本発明は動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構であって、歯車箱、穴開けアーム、移植アーム及び入力軸を含む。

【0005】

上記歯車箱はハウジング一、ハウジング二、非円形歯車一、非円形歯車二、非円形歯車三、非円形歯車四、非円形歯車五、非円形歯車六、及び軸一と軸二を含む。上記ハウジング一の内壁面にシュート（ｃｈｕｔｅ）一及び貫通孔一が開設され、ハウジング二の内壁面にシュート二及び貫通孔二が開設される。上記貫通孔一と貫通孔二は同一軸線に沿って設けられる。上記入力軸は貫通孔一と貫通孔二を貫通し、且つハウジング一と固定接続される。上記非円形歯車一は入力軸に嵌着されている。上記軸一の両端はそれぞれ軸受台一と軸受台二によって支持される。上記軸受台一及び軸受台二はそれぞれシュート一及びシュート二と摺動対偶を構成する。上記非円形歯車二、非円形歯車三及び非円形歯車四は距離を隔てて軸一に固定される。上記非円形歯車二と非円形歯車一は歯車対偶を構成する。上記軸二の一端は軸受台三によって支持され、他端は軸受台四と、ハウジング二のシュート二とを貫通する。上記軸受台三及び軸受台四はそれぞれシュート一及びシュート二と摺動対偶を構成する。上記非円形歯車五は軸二に固定され、且つ非円形歯車三と歯車対偶を構成する。上記非円形歯車六のホイールハブと円筒歯車一のハブは歯嵌合構造によって固定接続される。上記非円形歯車六と円筒歯車一はいずれも軸二にスリーブされ（すなわち外に嵌められ、両者は接続関係がなく、互いに自由に回転することができる）、且つ非円形歯車六と円筒歯車一とのホイールハブの歯嵌合接続箇所は軸受台三により支持される。上記非円形歯車四と非円形歯車六は歯車対偶を構成する。上記ハウジング一はハウジング二と固定接続される。上記軸二の円筒歯車一が嵌着された一端は、穴開けアームの外殻一に設けられた貫通孔四を貫通し、且つ穴開けアームの外殻一と固定的に接続される。上記シュート一内に対向する二つのバネ取り付け孔一が設けられ、シュート二内に対向する二つのバネ取り付け孔二が設けられる。上記軸受台一及び軸受台三はそれぞれ二つのバネ取り付け孔一とバネ一を介して接続される。上記軸受台二及び軸受台四はそれぞれ二つのバネ取り付け孔二とバネ一を介して接続される。

【0006】

上記軸三は軸二と平行に設けられ、且つ穴開けアームの外殻一と回転対偶を構成する。上記円筒歯車二は外殻一内に配置され、且つ軸三と固定される。上記円筒歯車一と円筒歯車二は歯車対偶を構成する。上記軸三は外殻一に設けられた貫通孔五を貫通し、移植アームの外殻二と固定接続される。上記移植アームのカムは軸三にスリーブされ、且つ穴開けアームの外殻一に固定接続される。

【0007】

好ましくは、上記穴開けアームはさらに穴開けスコップ接続フレームと穴開けスコップを含む。上記穴開けスコップは穴開けスコップ接続フレームによって外殻一に固定接続される。

【0008】

より好ましくは、上記外殻一の穴開けスコップの取り付け端にネジ穴一が設けられ、且つ穴開けスコップ接続フレームに、対応するネジ穴二が設けられる。上記外殻一のネジ穴一と穴開けスコップ接続フレームのネジ穴二はスタッドによって固定接続される。

【0009】

好ましくは、上記移植アームはさらに苗植針、苗押出レバー、フォーク、フォーク軸及び接続ブロックを含む。上記フォーク軸の両端はいずれも外殻二と回転対偶を構成する。上記フォーク中間部はフォーク軸に固定される。上記フォークの短ロッド端はカムとカム対偶を構成する。上記苗植針は外殻二と固定される。上記苗押出レバーと外殻二は摺動対偶を構成する。上記苗押出レバーの先端は苗植針の底部に位置し、後端は接続ブロックに固定される。上記接続ブロックと外殻二の内壁面はバネ二を介して接続される。上記フォークの長ロッド端と、接続ブロックに一体成形され且つ間隔で設けられた二つの凸状リングとはいずれも転がり摩擦対偶を構成する。

【0010】

本発明の有益な効果は以下のとおりである。
一つの動力入力の場合に、各非円形歯車ピッチ曲線と二つの円筒歯車の伝達比を設計することにより、穴開けスコップと苗植針の異なる予め設定された軌跡運動を実現することができる。同時に、軸一と軸二が上下に浮動できる設計に基づき、穴開けアームと移植アームが歯車箱に対して上下に往復運動でき、それにより穴開けアームと移植アームの姿勢をよりよく調整し、開けられた穴口の形状と植栽効果をより理想的にさせる。例えば、本発明は、穴開けの全過程において、穴開けスコップの姿勢角が約９０°であることを保証することができる。したがって、本発明は二重目標軌跡と姿勢要求を実現することができ、野菜ブランケット苗の高効率自動化移植を迅速に実現する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は本発明の全体構造の斜視図である。

【図2】図２は本発明における移植アームと穴開けアームの運動軌跡の概略図である。

【図3】図３は本発明のハウジング二を除去した後の構造斜視図である。

【図4】図４は本発明のハウジング二を除去した後の別の構造斜視図である。

【図5】図５は本発明におけるカムの組立位置概略図である。

【図6】図６は本発明における移植アーム内部部品の組立概略図である。

【図7】図７は本発明におけるハウジング一の構造斜視図である。

【図8】図８は本発明におけるハウジング二の構造斜視図である。

【図9】図９は本発明における穴開けアームの外殻一の構造斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下図面を参照して本発明をさらに説明する。
本発明は動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構であって、図１に示すように、歯車箱１、穴開けアーム２、移植アーム４及び入力軸５を含む。

【0013】

図３と図４に示すように、歯車箱１はハウジング一１－１、ハウジング二１－１３、非円形歯車一１－９、非円形歯車二１－５、非円形歯車三１－６、非円形歯車四１－７、非円形歯車五１－３、非円形歯車六１－２、及び軸一９と軸二１０を含む。図７と図８に示すように、ハウジング一１－１の内壁面にシュート一１－１－１及び貫通孔一１－１－３が開設され、ハウジング二１－１３の内壁面にシュート二１－１３－１及び貫通孔二１－１３－３が開設される。貫通孔一１－１－３と貫通孔二１－１３－３は同一軸線に沿って設けられる。入力軸５は貫通孔一１－１－３と貫通孔二１－１３－３を貫通し、且つハウジング一１－１と固定接続される。非円形歯車一１－９は入力軸５に嵌着されている。軸一９の両端はそれぞれ軸受台一１－１０と軸受台二１－８によって支持される。軸受台一１－１０及び軸受台二１－８はそれぞれシュート一１－１－１及びシュート二１－１３－１と摺動対偶を構成する。非円形歯車二１－５、非円形歯車三１－６及び非円形歯車四１－７は距離を隔てて軸一９に固定される。非円形歯車二１－５と非円形歯車一１－９は歯車対偶を構成する。軸二１０の一端は軸受台三１－１１によって支持され（軸二１０の二つの位置が二つの軸受を介して軸受台三１－１１に接続されてもよい）、他端は軸受台四１－４と、ハウジング二１－１３のシュート二１－１３－１とを貫通する。軸受台三１－１１及び軸受台四１－４はそれぞれシュート一１－１－１及びシュート二１－１３－１と摺動対偶を構成する。非円形歯車五１－３は軸二１０に固定され、且つ非円形歯車三１－６と歯車対偶を構成する。非円形歯車六１－２のホイールハブと円筒歯車一２－５のハブは歯嵌合構造によって固定接続される。非円形歯車六１－２と円筒歯車一２－５はいずれも軸二１０にスリーブされ、且つ非円形歯車六１－２と円筒歯車一２－５とのホイールハブの歯嵌合接続箇所は軸受台三１－１１により支持される（歯嵌合接続箇所が軸受を介して軸受台三１－１１に接続されてもよい）。非円形歯車四１－７と非円形歯車六１－２は歯車対偶を構成する。ハウジング一１－１はハウジング二１－１３と固定接続される（取り外し可能）。軸二１０の円筒歯車一２－５が嵌着された一端は、穴開けアーム２の外殻一２－１に設けられた貫通孔四２－１－１を貫通し、且つ穴開けアーム２の外殻一２－１と固定的に接続される。シュート一１－１－１内に対向する二つのバネ取り付け孔一１－１－２が設けられ、シュート二１－１３－１内に対向する二つのバネ取り付け孔二１－１３－２が設けられる。軸受台一１－１０及び軸受台三１－１１はそれぞれ二つのバネ取り付け孔一１－１－２とバネ一１－１２を介して接続される。軸受台二１－８及び軸受台四１－４はそれぞれ二つのバネ取り付け孔二１－１３－２とバネ一１－１２を介して接続される。

【0014】

図４、図５及び図９に示すように、軸三１１は軸二１０と平行に設けられ、且つ穴開けアーム２の外殻一２－１と回転対偶を構成する。円筒歯車二２－４は外殻一２－１内に配置され、且つ軸三と固定される。円筒歯車一２－５と円筒歯車二２－４は歯車対偶を構成する。軸三１１は外殻一２－１に設けられた貫通孔五２－１－２を貫通し、移植アーム４の外殻二４－１と固定接続される。移植アーム４のカム３は軸三１１にスリーブされ、且つ穴開けアーム２の外殻一２－１に固定接続される。

【0015】

好ましい実施例として、図４及び図９に示すように、穴開けアーム２はさらに穴開けスコップ接続フレーム２－２と穴開けスコップ２－３を含む。穴開けスコップ２－３は穴開けスコップ接続フレーム２－２によって外殻一２－１に固定接続される。

【0016】

より好ましい実施例として、外殻一２－１の穴開けスコップの取り付け端にネジ穴一２－１－３が設けられ、且つ穴開けスコップ接続フレーム２－２に、対応するネジ穴二が設けられる。外殻一２－１のネジ穴一２－１－３と穴開けスコップ接続フレーム２－２のネジ穴二はスタッドによって固定接続される。

【0017】

好ましい実施例として、図４及び図６に示すように、移植アーム４はさらに苗植針４－２、苗押出レバー４－３、フォーク４－４、フォーク軸４－５及び接続ブロック４－６を含む。フォーク軸４－５の両端はいずれも外殻二４－１と回転対偶を構成する。フォーク４－４中間部はフォーク軸４－５に固定される。フォーク４－４の短ロッド端はカム３とカム対偶を構成する。苗植針４－２は外殻二４－１と固定される。苗押出レバー４－３と外殻二４－１は摺動対偶を構成する。苗押出レバー４－３の先端は苗植針４－２の底部に位置し、後端は接続ブロック４－６に固定される。接続ブロック４－６と外殻二４－１の内壁面はバネ二を介して接続される。フォーク４－４の長ロッド端と、接続ブロック４－６に一体成形され且つ間隔で設けられた二つの凸状リングとはいずれも転がり摩擦対偶を構成する。

【0018】

本発明の動軸非円形歯車差動輪列に基づく二重軌跡移植機構は、動作原理は以下のとおりである：
非円形歯車一１－９を外部ホルダと固定する。入力軸５は外部動力によって回転を駆動し、歯車箱１のハウジング一１－１及びハウジング二１－１３を回転させ、非円形歯車二１－５が非円形歯車一１－９を回って回転させ、軸一９を回転させる。軸一９に固定接続された非円形歯車三１－６が回転して非円形歯車五１－３を回転させ、それにより軸二１０を回転させ、軸二１０が回転して軸二１０に固定接続された穴開けアーム２を回転させる。同時に、軸一９の回転は非円形歯車四１－７の回転を駆動し、軸二１０に嵌着された非円形歯車六１－２を軸二１０に沿って回転させ、非円形歯車六１－２は円筒歯車一２－５の同期回転を駆動し、それにより円筒歯車一２－５と噛み合う円筒歯車二２－４の回転を駆動する。円筒歯車二２－４の回転は軸三１１の回転を駆動し、軸三１１の回転は移植アーム４の回転を駆動する。各非円形歯車間の噛み合い回転に伴い、軸一９は軸受台一１－１０及び軸受台二１－８を動かしてそれぞれシュート一１－１－１及びシュート二１－１３－１に沿って上下に往復運動させる。軸二１０は軸受台三１－１１及び軸受台四１－４を動かしてそれぞれシュート一１－１－１及びシュート二１－１３－１に沿って上下に往復運動させ、それにより穴開けアーム２及び移植アーム４を歯車箱１に対して上下に往復運動させる。一つの動力入力の場合に穴開けアーム２における穴開けスコップ２－３と移植アーム４における苗植針４－２が予め設定された軌跡（各非円形歯車ピッチ曲線と二つの円筒歯車の伝達比を設計することにより、穴開けスコップ２－３と苗植針４－２の異なる予め設定された軌跡を実現することができ、図２に示すように、図中の軌跡６は苗植針４－２の運動軌跡であり、軌跡７は穴開けスコップ２－３の運動軌跡である）に従って運動すると同時に、穴開けアーム２と移植アーム４が歯車箱１に対して上下往復運動することに基づき、穴開けアーム２と移植アーム４の姿勢角をよりよく調整することができ、開けられた穴口の形状と植付効果をより理想的にする。

【0019】

穴開けアーム２における穴開けスコップ２－３、及び移植アーム４における苗植針４－２は予め設定された軌跡に基づいて運動する過程において、移植アーム４が野菜ブランケット苗の苗トレイへと移動する時に、苗植針４－２は野菜ブランケット苗の苗トレイから苗を取り（苗植針４－２をブランケット苗に直接挿入して苗を下ろす）、この時に穴開けスコップ２－３は野菜ブランケット苗の苗トレイより低い位置にある。移植アーム４が苗取り動作を完了した後且つ苗押出位置に近づく前に、穴開けスコップ２－３は穴開け動作を開始し（図２の位置８が穴開け開始位置）、穴開けアーム２の回転に伴い、穴開けスコップ２－３は穴開き動作を完了する（本発明は穴開けの全過程において、穴開けスコップ２－３の姿勢角がいずれも９０°程度であることを保証することができる）。このとき移植アーム４は苗押出位置に達し、同時にカム３はリターン区間に運行し、接続ブロック４－６はバネ二（カム３がカム軸心から離れる段階にある時、フォーク４－４を介して接続ブロック４－６を動かして既にバネ二を圧縮状態にしている）の復元力の作用下で苗押出レバー４－３を駆動して押し出し、苗押出レバー４－３は野菜苗を開いた穴口に押し込み、移植動作を完了する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】